一种风光发电互补系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发电技术领域，特别是涉及一种风力发电和太阳能光伏发电互补系 统。
【背景技术】
[0002]自丹麦学者1981年提出风光互补发电的设想以来，国内外在此领域开展了许多 研究工作，取得了许多重大研究成果，近年的研究主要集中在系统的优化设计和资源合理 配置方面。国外一些研究机构通过模拟不同系统配置的性能参数、供电成本等，利用功率 匹配法和能量匹配法，推出一些计算风光互补系统最佳配置的大型软件，其中以美国可再 生能源研究实验室合作开发的hybrid2软件功能最为强大和出色。在风光互补优化匹配 计算、系统控制方面，国内许多科研院所也开展了大量的研究工作，取得了一些技术上的突 破。
[0003]目前，我国离网型风光互补发电系统技术比较成熟，已经被广泛应用于电网覆盖 不到的边远村落、通信基站、路灯边防哨所等边远地区的独立供电系统，其系统匹配由气象 资料、太阳日辐射、风频分布、地理条件、负荷状况优化配置。具有代表性的如：装机100kw 的西藏那曲双湖风光互补发电站，广州华南快速干线、湖南邵永(邵阳至永州）等高速公路 的全程监控风光互补供电系统，上海、天津、长沙、鄂尔多斯等地的风光互补路灯，渤海石油 平台风光互补供电系统，洪湖风光互补渔船供电系统等。
[0004] 自2004年底我国第1个并网运行的风光互补示范电站一一华能南澳54丽/ lOOkWp风光互补电站投运以来，经过多年风光互补示范电站运行经验的积累，伴随着光伏 组件价格的下降和技术研究的深入，近年来，多家发电公司开始大力推进大型并网风光互 补电站的建设。目前建成的风光互补并网电站主要有：河北尚义国华风电场的2.5MW风光 互补并网发电电站(风电1. 5丽，光伏发电lMffp);山西国际电力集团右玉县小五台风电场风 光互补并网发电项目（光伏规划20丽?，一期10丽？ ；风电已投产33\1.25丽=41.25丽）； 华电内蒙古能源有限公司二连浩特风光互补发电项目一期工程(风电50MW，光伏22Mffp);中 国节能环保集团公司玉门昌马山风电场内的风光互补项目，一期工程光伏装机10MWP。
[0005] 很多科研机构与企业都对风光互补发电系统进行了大量的研究，包括总结和设 计出了许多数学模型进行了许多系统仿真工作等，在风光资源的评价、风光如何有效匹配 上，提出了许多好的方法和措施。但这些方法都是以供电可靠性为约束条件，以成本为 目标，属于单目标优化问题。很多情况下，供电可靠性也是目标，因此，风光互补并网 系统容量配置，可看作多目标优化问题。目前，多目标优化问题的理论和模型还没能在 实际中得到应用，而只是仿真获得好的效果。
[0006] 大型并网的风光互补电站的优化设计、系统仿真、实验模拟、控制策略和控制方法 的研究还非常少。
【发明内容】
[0007] 本发明是针对目前风力发电和光伏发电大型并网系统容量配置存在的不足之处， 提出一种有效利用风能和光能的风光互补系统。
[0008] 本发明的技术方案是这样的：通过对风电场和光伏电站出力特性进行分析，单独 的风电场和单独的光伏电站在多数情况下均处于低负荷运行。各风电场负荷率为0-50%之 间的情况累计达到了 80%左右，也就是说各风电场全年只有不到20%的时间运行在50%额 定负荷以上。风电场变电站大多数情况下处于欠负荷运行状态。光伏电站白天负荷率比风 电场稍高，光伏电站的负荷率为0-70%之间的情况累计达到了 85%以上，光伏电站全年有 85%以上的时间运行在70%额定负荷以下。电站送变电设施均没有达到额定运行容量，造 成了一定的浪费，如果采用风光互补的形式，至少可以节省一定的投资，充分发挥设备的价 值。
[0009] 本发明技术方案的特征在于：科学确定风光互补电站容量配比，该配比原则就 是：利用风力发电和光伏发电在时间上的互补性，充分利用电站输变电系统，风电场平均负 荷选取负荷率占比累积达到80%时的负荷率较为合适，实验得出风光容量配比公式如下： P=[Z-F*K1]/K2;P-光伏系统配备容量，Z-风电场主变容量，F-风电场容量，K1-风电 场负荷率占比累积达到80%时的负荷率，K2-光伏电站系统效率0. 75。
[0010] 本发明优点在于： 1)根据对有关风电场的统计，风电场主变负载率最高也仅为30. 34%，配比适当容量的 光伏发电系统形成风光互补电站后，其电站负载率有明显上升，均超过了 55%，风光互补电 站整体出力小于等于各风电场主变容量的情况累计均在90%左右，也就说全年只有10%左 右的时间出力超过了风电场变电站主变的容量，大大提高了对储存电量的有效利用。
[0011] 2)最佳容量配比选择合理，在实际运行中，因为风光互补电站整体出力大于电站 主变容量而造成的弃电电量较少，减少了电量浪费现象。
[0012] 3)按照本发明风光容量配比公式对风电场进行最佳容量配比，其经济效益可得到 大幅提升，利润率平均增幅达20%左右。
【具体实施方式】
[0013] 本发明的【具体实施方式】结合实施例加以说明。
[0014] 实施例1 我们按照风光容量配比公式：P=[Z_F*K1]/K2,P-光伏系统配备容量，Z-风电场主 变容量，F-风电场容量，K1-风电场负荷率占比累积达到80%时的负荷率，K2-光伏电站 系统效率0.75,对中铝宁夏能源集团的太阳山、红寺堡、长山头、麻黄山、贺兰山、阿左旗六 个风电场进行了风光互补容量最佳配比，按上述风光容量配比公式进行计算，得到各个风 电场风光互补电站容量配比表如下： 表1风光互补技术理论配比表
从表中可以看出，风资源较好的地区，同样风电装机容量的风光互补电站中光伏系统 配比容量较小；风资源较差的地区，同样风电装机容量的风光互补电站中光伏系统配比容 量较大。
[0015] 表2各风电场技术配比容量下的光伏发电经济性评价指标测算表(增值税减半）
通过本项目的研究分析，表明中铝宁夏集团公司所属各风电场在变电站主变容量不扩 容的情况下，在风场内增加一定容量的光伏发电设备，不仅能提高土地的使用效率，也充分 开发利用了太阳能资源，有效减少了由于单独风力发电、光伏发电产生的负荷波动性，能有 效提高变电站的负载率，提高输电设备的使用率，在技术上是可行的。按照本发明风光容量 配比公式对风电场进行最佳容量配比，其经济效益可得到大幅提升，利润率平均增幅达20% 左右。
【主权项】
1. 一种风光发电互补系统，其特征在于：该技术方案利用风力发电和光伏发电在时间 上的互补性，充分利用电站输变电系统，风电场平均负荷选取负荷率占比累积达到80%时 的负荷率较为合适，实验得出风光容量配比公式如下：P=[Z-F*K1]/K2;P-光伏系统配备 容量，Z-风电场主变容量，F-风电场容量，K1-风电场负荷率占比累积达到80%时的负 荷率，K2-光伏电站系统效率0. 75。
【专利摘要】一种风光发电互补系统，该技术方案利用风力发电和光伏发电在时间上的互补性，充分利用电站输变电系统，风电场平均负荷选取负荷率占比累积达到80%时的负荷率较为合适，实验得出风光容量配比公式如下：P=[Z-F*K1]/K2；P–光伏系统配备容量，Z-风电场主变容量，F-风电场容量，K1-风电场负荷率占比累积达到80%时的负荷率，K2-光伏电站系统效率0.75。按照本发明风光容量配比公式对风电场进行最佳容量配比，大大提高了对储存电量的有效利用，减少了电量浪费现象，其经济效益可得到大幅提升，利润率平均增幅达20%左右。
【IPC分类】H02J7/35, H02J3/38
【公开号】CN105356580
【申请号】CN201510819976
【发明人】韩宝云, 杨中其, 冯奇峰, 吴解萍, 吴光雄, 王耀贤, 罗芳, 刘鹏
【申请人】中铝宁夏能源集团有限公司, 宁夏新能源研究院（有限公司）
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月24日